냄새를 탐지하는 나노웰

KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 2010-03-03

미국 과학자들이 한 번에 수 천 개의 세포들을 스크린하는 미세유체에 기반한 (microfluidic-based platform)을 개발했는데, 그들은 이것이 암과 줄기세포 연구를 돕기 위해 희귀 세포들의 거동을 확인하는데 사용될 수 있을 것이라고 주장했다 (Large-scale investigation of the olfactory receptor space using a microfluidic microwell array Xavier A. Figueroa, Gregory A. Cooksey, Scott V. Votaw, Lisa F. Horowitz and Albert Folch, Lab Chip, 2010 DOI: 10.1039/b920585c). 수만 개의 냄새 분자들이 후각에 의해 구별될 수 있다. 코에 있는 후각 뉴런들(Olfactory sensory neurons, OSNs)은 냄새의 화학적 신호들을 많은 중요한 거동들을 안내하는 독특한 신형 신호들로 바꾼다. 냄새는 쥐에서 1000 가지 이상 존재하는 후각 수용체들(Odorant receptors, Ors)을 활성화시킨다. 각각의 OSN은 오직 하나의 OR 형을 표현하지만, 그 수가 많아서 현재의 기술을 이용하여 모든 OSN-OR 형들을 통한 냄새 반응을 분석하는 것은 불가능하다. 이제 시애틀(Seattle)에 소재하는 워싱턴대학교(University of Washington)에 있는 Albert Folch와 그의 연구진이 마이크로웰 배열(microwell array)에서 한 번에 2만개 이상의 단일 세포들을 스크린하는 방법을 개발하였다. 칼슘 영상화(calcium imaging)를 사용하여 그들은 동시에 수 천 개의 쥐 OSNs의 냄새 반응들을 탐지하고 분석할 수 있어서 희귀한 반응 유형들을 가진 세포들을 찾을 수 있었다고 Folch는 주장했다. Folch는 한 실험에서 네 가지의 다른 과일 냄새들(바닐라, 장미, 딸기, 바나나)에 대한 OSN 반응들을 비교했다. 칼슘 영상화를 이용하여, 뉴런들의 반응들은 형광 신호들에서의 변화를 측정함으로써 확인되었다. Folch는 카메라의 시야 영역에 수 천개의 OSNs을 두는 마이크로웰을 사용하는 것은 모든 Ors이 그 시료에서 표시된다는 것을 의미한다고 설명했다. 이들 마이크로배열들(microarrays)이 다른 수단을 사용해서는 찾기 불가능한 특이한 유형의 반응들을 나타내는 희귀 세포들을 찾는데 매우 강력하다고 믿는다고 그는 말했다. 미국의 세인트 루이스(St. Louis)에 있는 워싱턴대학교(Washington University)에서 쥐의 후각체계를 연구하고 있는 Tim Holy는 이것은 잘 통제된 자극 조건들 아래에서 동시에 많은 신경세포들로부터 기록할 수 있는 훌륭하고 새로운 접근법이라고 평했다. Folch는 그 연구진이 궁극적으로 세포들이 기체 상의 냄새에 노출되는 시스템을 개발하기를 원한다고 말했다. 아직 증명할 수는 없었지만, OSN 생존능력과 냄새 맡기/ 적응 인위구조들(smelling/adaptation artifacts)과 관련된 많은 문제들이 (대부분 물에 녹지 않는) 냄새들을 인공적으로 물에 녹게 만드는 사실로부터 비롯되는 것으로 의심하고 있다고 그는 덧붙였다. [그림] 나노웰 덕분에 수 천 개의 세포들의 냄새 반응을 한 번에 측정할 수 있게 되었다. GTB2009031053 GTB2008120997 GTB2010020435 100302_or.jpg 출처 : http://www.rsc.org/Publishing/ChemTech/Volume/2010/03/microwells_detecting.asp